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성과명토양에서 분해되는 생분해성 고분자 개발

Rapid Biodegradable Ionic Aggregates of Polyesters Constructed with Fertilizer Ingredients(Journal of the American Chemical Society (IF: 16.383, 2021 기준))

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지원사업
바이오·의료기술개발사업
지원 기관
과학기술정보통신부
연구 기관
아주대학교
연구자
이분열, 이평천, 이현주, 조우연
발표일
2022-08-08
조회수
118

토양에서 분해되는 생분해성 고분자 개발


비료성분을 이온결합으로 연결, 높은 생분해도를 가진 고분자 확보



개요

비료 성분을 이온결합으로 연결하여, 토양의 자연조건에서 분해가 잘되는 생분해성 고분자를 국내 연구진이 개발하였다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 바이오ㆍ의료기술개발사업 등으로 수행된 이번 연구의 성과는 화학 분야 국제학술지‘미국 화학회지(Journal of the American
Chemical Society)’에 8월 8일 온라인 게재되었으며, 보충 표지논문으로 선정되었다.


연구 내용

본 연구팀은 기존 PBAT와 물성이 유사하고 생분해도가 뛰어난 신규 PBAT(비료 성분을 포함한 폴리에스터의 이온 응집체) 개발에 성공하였다. 생성된 고분자에 Zn(2-ethylhexanoate)2를 처리해주면, 사슬 말단의 포스페이트기와 Zn(2-ethylhexanoate)2가 빠르게 반응한다. 2-Ethylhexanoic acid를 제거해주며 반응을 이끌어가고, 포스페이트기와 금속이온 간 이온결합이 생성되어 사슬과 사슬이 연결되며 기존 PBAT에서 다이아이소시아네이트 화합물이 했던 chain extender 역할을 대체할 수 있었다. 기존 PBAT는 공유결합으로 사슬이 연결되어 분자량이 커질수록 생분해 속도가 느려지는
경향이지만, 신규 PBAT는 이온결합으로 사슬이 연결되어 기존 PBAT보다 생분해 속도가 빠른 장점이 있다. 일반 토양에서 200일 동안 생분해성을 확인한 결과, 이온결합으로 이루어진 신규 PBAT는 기존 PBAT 대비 약 9.2 배 빠른 분해 속도를 보였다. 물성 측면에서는 신규 PBAT와 기존 PBAT 두 고분자 모두 인장강도 측정 기기의 연신율 한계점 (760%)에서 파손되지 않은 상태로 유지되었으며, 기계적 특성이 유사하였다. 또한
회전형 레오미터 기기를 사용해 160도에서의 레오로지 특성을 비교해본 결과, 신규 PBAT가 기존 PBAT 대비 약 2배 이상 높은 용융 점도를 가지는 것을 확인하였다.


기대 효과

신규 PBAT는 기존 PBAT 대비 유사하거나 높은 물성을 보이면서 생분해도 또한 뛰어나 생분해성 고분자 시장의 파급 효과가 높을 것으로 예상된다


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